CN104238719A - 计算机系统及其电源管理方法 - Google Patents

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Abstract

一种计算机系统及其电源管理方法。电源管理方法包括：提取系统消耗功率；判断系统消耗功率是否大于第一安全工作点；当系统消耗功率大于第一安全工作点，根据第一调整顺序控制中央处理器及图形处理器启动一降频机制；当系统消耗功率不大于第一安全工作点，判断系统消耗功率是否小于第二安全工作点；以及当系统消耗功率小于第二安全工作，根据第二调整顺序控制中央处理器及图形处理器解除降频机制，第二调整顺序与第一调整顺序相反。

Description

计算机系统及其电源管理方法
技术领域
本发明涉及一种电子装置，且特别涉及一种计算机系统及其电源管理方法。
背景技术
随着高阶笔记型计算机效能提升，中央处理器及图形处理器亦随着效能提升而大大地增加其系统消耗功率(Power Consumption)。传统上为了防止电源供应器提供给系统负载的电力不足，往往会加大设计电源供应器所提供的额定功率。此法虽然可以避免因电力不足而造成系统负载自动关机(PowerShutdown)。但是由于系统负载往往并非处于全载(Full Loading)的操作条件/情况，所以会造成电源供应器的过度设计而造成成本的增加。
发明内容
本发明涉及计算机系统及其电源管理方法。
根据本发明，提出一种计算机系统。计算机系统包括系统负载及电源供应器（AC adapter）。系统负载包括中央处理器、图形处理器及嵌入式控制器。嵌入式控制器提取系统消耗功率，并判断系统消耗功率是否大于第一安全工作点。当系统消耗功率大于第一安全工作点，嵌入式控制器根据第一调整顺序控制中央处理器及图形处理器启动一降频机制。当系统消耗功率不大于第一安全工作点，嵌入式控制器判断系统消耗功率是否小于第二安全工作点。当系统消耗功率小于第二安全工作，嵌入式控制器根据第二调整顺序控制中央处理器及图形处理器解除降频机制，第二调整顺序与第一调整顺序相反。电源供应器耦接至系统负载，并供电至该系统负载。其中，第一调整顺序依序为第一降频模式、第二降频模式及第三降频模式。第二调整顺序依序为第三降频模式、第二降频模式及第一降频模式。在第一降频模式中，嵌入式控制器除能(Disable)中央处理器及图形处理器的降频功能。在第二降频模式中，嵌入式控制器除能中央处理器的降频功能且致能(Enable)图形处理器的降频功能。在第三降频模式中，嵌入式控制器致能中央处理器及图形处理器的降频功能。
根据本发明，提出一种计算机系统的电源管理方法。计算机系统包括系统负载及电源供应器（AC adapter）。电源供应器耦接至系统负载，并供电至系统负载，系统负载包括中央处理器及图形处理器。电源管理方法包括：提取系统消耗功率；判断系统消耗功率是否大于第一安全工作点；当系统消耗功率大于第一安全工作点，根据第一调整顺序控制中央处理器及图形处理器启动一降频机制；当系统消耗功率不大于第一安全工作点，判断系统消耗功率是否小于第二安全工作点；以及当系统消耗功率小于第二安全工作，根据第二调整顺序控制中央处理器及图形处理器解除降频机制，第二调整顺序与第一调整顺序相反。其中，第一调整顺序依序为第一降频模式、第二降频模式及第三降频模式，第二调整顺序依序为第三降频模式、第二降频模式及第一降频模式。在第一降频模式中，除能(Disable)中央处理器及图形处理器的降频功能。在第二降频模式中，除能中央处理器的降频功能且致能(Enable)图形处理器的降频功能。在第三降频模式中，致能中央处理器及图形处理器的降频功能。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1绘示为依照第一实施例的一种计算机系统的示意图。
图2绘示为依照第一实施例的一种系统负载的部分示意图。
图3绘示为依照第一实施例的一种计算机系统的电源管理方法的流程图。
图4绘示为依照第二实施例的一种计算机系统的示意图。
图5绘示为依照第二实施例的一种系统负载的部分示意图。
【符号说明】
1、2：计算机系统
11：系统负载
12：电源供应器
31～35：步骤
111：中央处理器
112：图形处理器
113：嵌入式控制器
Pac：系统消耗功率
Pc：剩余电量百分比
Pdc：电池充电所消耗的功率
Pt：总消耗功率
具体实施方式
第一实施例
表1
降频模式 中央处理器的降频功能 图形处理器的降频功能
第一降频模式 除能(Disable) 除能(Disable)
第二降频模式 除能(Disable) 致能(Enable)
第三降频模式 致能(Enable) 致能(Enable)
表2
请同时参照表1、表2、图1、图2及图3，表1记录不同电源供应器的额定功率所对应的第一安全工作点及第二安全工作点，表2记录中央处理器与图形处理器的降频功能于不同降频模式下的致能/除能状态，图1绘示为依照第一实施例的一种计算机系统的示意图，图2绘示为依照第一实施例的一种系统负载的部分示意图，图3绘示为依照第一实施例的一种计算机系统的电源管理方法的流程图。计算机系统1例如为笔记型计算机或平板计算机，且计算机系统1包括系统负载11及电源供应器（AC adapter）12。电源供应器12耦接至系统负载11，并将市电转换为直流电压后供电至系统负载11。系统负载11包括中央处理器111、图形处理器112及嵌入式控制器113。计算机系统1的电源管理方法包括如下步骤：首先如步骤31所示，嵌入式控制器113提取系统负载11的系统消耗功率Pac。接着如步骤32所示，嵌入式控制器113判断系统消耗功率Pac是否大于第一安全工作点。第一安全工作点例如为电源供应器12的额定功率的95%，而前述第一安全工作点一般会规定在电源供应器12的规格书中。举例来说，电源供应器12的额定功率为65W时，第一安全工作点为61W；电源供应器12的额定功率为90W时，第一安全工作点为85W；电源供应器12的额定功率为120W时，第一安全工作点为114W。
当系统消耗功率Pac大于第一安全工作点，则执行步骤33。如步骤33所示，嵌入式控制器113根据第一调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112启动降频机制。第一调整顺序依序为表2所载的第一降频模式、第二降频模式及第三降频模式。在第一降频模式中，嵌入式控制器113除能(Disable)中央处理器111及图形处理器112的降频功能。在第二降频模式中，嵌入式控制器113除能中央处理器111的降频功能且致能(Enable)图形处理器112的降频功能。在第三降频模式中，嵌入式控制器113致能中央处理器111及图形处理器112的降频功能。所以第二降频模式比第一降频模式省电，而第三降频模式比第二降频模式省电。
举例来说，如果中央处理器111及图形处理器112原先处于第一降频模式，则当系统消耗功率Pac大于第一安全工作点时，嵌入式控制器113根据第一调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112由第一降频模式改变为第二降频模式。在第二降频模式中，嵌入式控制器113致能(Enable)图形处理器112的降频功能，以降低系统消耗功率Pac。相似地，如果中央处理器111及图形处理器112原先处于第二降频模式，则当系统消耗功率Pac大于第一安全工作点时，嵌入式控制器113根据第一调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112由第二降频模式改变为第三降频模式。在第三降频模式中，嵌入式控制器113致能中央处理器111及图形处理器112的降频功能，以进一步地降低系统消耗功率Pac。
相反地，当系统消耗功率Pac不大于第一安全工作点，则执行步骤34。如步骤34所示，嵌入式控制器113判断系统消耗功率Pac是否小于第二安全工作点。第二安全工作点例如为电源供应器12的额定功率的90%，而前述第二安全工作点一般会规定在电源供应器12的规格书中。举例来说，电源供应器12的额定功率为65W时，第一安全工作点为58W；电源供应器12的额定功率为90W时，第一安全工作点为81W；电源供应器12的额定功率为120W时，第一安全工作点为108W。当系统消耗功率Pac不小于第二安全工作点，则结束电源管理方法的流程。此时，中央处理器111及图形处理器112维持原先的降频模式。
相反地，当系统消耗功率Pac小于第二安全工作点，则执行步骤35。如步骤35所示，嵌入式控制器113根据第二调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112解除降频机制。第二调整顺序与前述第一调整顺序相反。亦即，第二调整顺序依序为第三降频模式、第二降频模式及第三降频模式。
举例来说，如果中央处理器111及图形处理器112原先处于第三降频模式，则当系统消耗功率Pac小于第二安全工作点时，嵌入式控制器113根据第二调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112由第三降频模式改变为第二降频模式。在第二降频模式中，嵌入式控制器113除能中央处理器111的降频功能。相似地，如果中央处理器111及图形处理器112原先处于第二降频模式，则当系统消耗功率Pac小于第二安全工作点时，嵌入式控制器113根据第二调整顺序控制中央处理器111及图形处理器112由第二降频模式改变为第一降频模式。在第一降频模式中，嵌入式控制器113除能中央处理器111及图形处理器112的降频功能。
此外，前述嵌入式控制器113在判断系统消耗功率Pac是否大于第一安全工作点或第二安全工作点之前，除了直接提取系统消耗功率Pac外，还可进一步地根据一滤波器算法滤除所提取的系统消耗功率Pac的噪声。滤波器算法例如为移动平均值滤波器(Moving Average Filter，MAF)算法或指数平滑滤波器（Exponential Smoothing Filter，ESF）算法。
前述计算机系统1动态地致能或除能中央处理器111及图形处理器112的降频功能。当系统消耗功率Pac大于第一安全工作点时，即启动降频机制来降低系统消耗功率Pac。当系统消耗功率Pac小于第二安全工作点时，即解除降频机制来提升计算机系统1的效能。如此一来，不仅能快速地有效降低系统消耗功率Pac，且可以避免电源供应器的过度设计，进而达到节省成本的目标。此外，还能防止电源供应器供电不足造成计算机系统1当机。
第二实施例
表3
请同时参照表3、图4及图5，表3记录电源供应器及电池于致能/除能电压提升功能后的供电状态，图4绘示为依照第二实施例的一种计算机系统的示意图，图5绘示为依照第二实施例的一种系统负载的部分示意图。第二实施例与第一实施例主要不同之处在于计算机2还包括电池13及智能充电器(Smart Charger)14。嵌入式控制器113提取电池13的剩余电量百分比Pc，并判断剩余电量百分比Pc是否小于一阈值。由于电池13的剩余电量下降时，电池13的端电压会随之下降。为了维持电池13所提供的功率，电池13的放电电流会随之上升。为了避免电池13的放电电流过大而导致电池13受损，第二实施例通过阈值的设计可进一步避免电池13受损。阈值例如为百分之三十。当剩余电量百分比Pc小于阈值，嵌入式控制器113除能智能充电器14的电压提升功能(Voltage Turbo Boost，VTB)。相反地，当剩余电量百分比Pc不小于阈值，嵌入式控制器113才致能智能充电器14的电压提升功能。
嵌入式控制器113提取总消耗功率Pt，并判断总消耗功率Pt是否大于或等于系统额定功率。总消耗功率Pt等于系统消耗功率Pac加上电池13充电所消耗的功率Pdc。当嵌入式控制器113致能智能充电器14的电压提升功能，且总消耗功率Pt大于或等于系统额定功率，电池13与电源供应器12一起供电至系统负载11。当嵌入式控制器113致能智能充电器14的电压提升功能，且总消耗功率Pt不大于或不等于系统额定功率，则仅由电源供应器12供电至系统负载11，而电池13可进行充电。
当嵌入式控制器113除能智能充电器14的电压提升功能，且总消耗功率Pt大于或等于系统额定功率，则仅由电源供应器12供电至系统负载11。当嵌入式控制器113除能智能充电器14的电压提升功能，且总消耗功率Pt不大于或不等于系统额定功率，则仅由电源供应器12供电至系统负载11，电池13可进行充电。
此外，计算机系统2于第二降频模式中且剩余电量百分比小于阈值，嵌入式控制器113才致能图形处理器112的降频功能。相似地，计算机系统2于第三降频模式中且剩余电量百分比小于阈值，嵌入式控制器113才致能中央处理器111及图形处理器112的降频功能。如此一来，能进一步防止电池13因放电电流过大而受损。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (24)

1.一种计算机系统，包括：
一系统负载，包括：
一中央处理器；
一图形处理器；及
一嵌入式控制器，提取一系统消耗功率，并判断该系统消耗功率是否大于一第一安全工作点，当该系统消耗功率大于该第一安全工作点，该嵌入式控制器根据一第一调整顺序控制该中央处理器及该图形处理器启动一降频机制，当该系统消耗功率不大于该第一安全工作点，该嵌入式控制器判断该系统消耗功率是否小于一第二安全工作点，当该系统消耗功率小于一第二安全工作，该嵌入式控制器根据一第二调整顺序控制该中央处理器及该图形处理器解除该降频机制，该第二调整顺序与该第一调整顺序相反；以及
一电源供应器（AC adapter），耦接至该系统负载，并供电至该系统负载；
其中，该第一调整顺序依序为一第一降频模式、一第二降频模式及一第三降频模式，该第二调整顺序依序为该第三降频模式、该第二降频模式及该第一降频模式，在该第一降频模式中，该嵌入式控制器除能(Disable)该中央处理器及该图形处理器的降频功能，在该第二降频模式中，该嵌入式控制器除能该中央处理器的降频功能且致能(Enable)该图形处理器的降频功能，在该第三降频模式中，该嵌入式控制器致能该中央处理器及该图形处理器的降频功能。
2.如权利要求1所述的计算机系统，其中该嵌入式控制器先根据一滤波器算法滤除该系统消耗功率的噪声，再判断该系统消耗功率是否大于该第一安全工作点。
3.如权利要求2所述的计算机系统，其中该滤波器算法为移动平均值滤波器(Moving Average Filter，MAF)算法或指数平滑滤波器（ExponentialSmoothing Filter，ESF）算法。
4.如权利要求1所述的计算机系统，其中该嵌入式控制器先根据一滤波器算法滤除该系统消耗功率的噪声，再判断该系统消耗功率是否小于该第二安全工作点。
5.如权利要求4所述的计算机系统，其中该滤波器算法为移动平均值滤波器(Moving Average Filter，MAF)算法或指数平滑滤波器（ExponentialSmoothing Filter，ESF）算法。
6.如权利要求1所述的计算机系统，其中该第一安全工作点等于该电源供应器的一额定功率的百分之九十五。
7.如权利要求1所述的计算机系统，其中该第二安全工作点等于该电源供应器的一额定功率的百分之九十。
8.如权利要求1所述的计算机系统，还包括：
一电池；以及
一智能充电器(Smart Charger)，该嵌入式控制器提取该电池的一剩余电量百分比，并判断该剩余电量百分比是否小于一阈值，当该剩余电量百分比小于该阈值，该嵌入式控制器除能(Enable)该智能充电器的一电压提升功能(Voltage Turbo Boost，VTB)，当该剩余电量百分比不小于该阈值，该嵌入式控制器致能(Disable)该电压提升功能。
9.如权利要求8所述的计算机系统，其中该嵌入式控制器提取一总消耗功率，并判断该总消耗功率是否大于或等于该系统额定功率，当该嵌入式控制器致能该电压提升功能，且该总消耗功率大于或等于该系统额定功率，该电池与该电源供应器供电至该系统负载，该总消耗功率等于该系统消耗功率加上该电池充电所消耗的功率。
10.如权利要求9所述的计算机系统，其中于该第二降频模式中且该剩余电量百分比小于该阈值，该嵌入式控制器致能该图形处理器的降频功能。
11.如权利要求9所述的计算机系统，其中于该第三降频模式中且该剩余电量百分比小于该阈值，该嵌入式控制器致能该中央处理器及该图形处理器的降频功能。
12.如权利要求9所述的计算机系统，其中该阈值等于百分之三十。
13.一种计算机系统的电源管理方法，该计算机系统包括一系统负载及一电源供应器（AC adapter），该电源供应器耦接至该系统负载，并供电至该系统负载，该系统负载包括一中央处理器及一图形处理器，该电源管理方法包括：
提取一系统消耗功率；
判断该系统消耗功率是否大于一第一安全工作点；
当该系统消耗功率大于该第一安全工作点，根据一第一调整顺序控制该中央处理器及该图形处理器启动一降频机制；
当该系统消耗功率不大于该第一安全工作点，判断该系统消耗功率是否小于一第二安全工作点；以及
当该系统消耗功率小于一第二安全工作，根据一第二调整顺序控制该中央处理器及该图形处理器解除该降频机制，该第二调整顺序与该第一调整顺序相反；
其中，该第一调整顺序依序为一第一降频模式、一第二降频模式及一第三降频模式，该第二调整顺序依序为该第三降频模式、该第二降频模式及该第一降频模式，在该第一降频模式中，除能(Disable)该中央处理器及该图形处理器的降频功能，在该第二降频模式中，除能该中央处理器的降频功能且致能(Enable)该图形处理器的降频功能，在该第三降频模式中，致能该中央处理器及该图形处理器的降频功能。
14.如权利要求13所述的电源管理方法，其中于判断该系统消耗功率是否大于该第一安全工作点的该步骤先根据一滤波器算法滤除该系统消耗功率的噪声，再判断该系统消耗功率是否大于该第一安全工作点。
15.如权利要求14所述的电源管理方法，其中该滤波器算法为移动平均值滤波器(Moving Average Filter，MAF)算法或指数平滑滤波器（ExponentialSmoothing Filter，ESF）算法。
16.如权利要求13所述的电源管理方法，其中于判断该系统消耗功率是否小于该第二安全工作点的该步骤先根据一滤波器算法滤除该系统消耗功率的噪声，再判断该系统消耗功率是否小于该第二安全工作点。
17.如权利要求16所述的电源管理方法，其中该滤波器算法为移动平均值滤波器(Moving Average Filter，MAF)算法或指数平滑滤波器（ExponentialSmoothing Filter，ESF）算法。
18.如权利要求13所述的电源管理方法，其中该第一安全工作点等于该电源供应器的一额定功率的百分之九十五。
19.如权利要求13所述的电源管理方法，其中该第二安全工作点等于该电源供应器的一额定功率的百分之九十。
20.如权利要求13所述的电源管理方法，其中该计算机系统还包括一电池及一智能充电器(Smart Charger)，该电源管理方法还包括：
提取该电池的一剩余电量百分比；
判断该剩余电量百分比是否小于一阈值；
当该剩余电量百分比小于该阈值，除能(Enable)该智能充电器的一电压提升功能(Voltage Turbo Boost，VTB)；以及
当该剩余电量百分比不小于该阈值，致能(Disable)该电压提升功能。
21.如权利要求20所述的电源管理方法，还包括：
提取一总消耗功率，该总消耗功率等于该系统消耗功率加上该电池充电所消耗的功率；
判断该总消耗功率是否大于或等于该系统额定功率；以及
当致能该电压提升功能，且该总消耗功率大于或等于该系统额定功率，该电池与该电源供应器供电至该系统负载。
22.如权利要求20所述的电源管理方法，其中于该第二降频模式中且该剩余电量百分比小于该阈值，致能该图形处理器的降频功能。
23.如权利要求20所述的电源管理方法，其中于该第三降频模式中且该剩余电量百分比小于该阈值，致能该中央处理器及该图形处理器的降频功能。
24.如权利要求20所述的电源管理方法，其中该阈值等于百分之三十。
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